孙艳明&宋佳利**Angew：刚性二聚体受体协同抑制分子振动并调控聚集行为，实现 21.13% 效率有机太阳能电池

北京航空航天大学孙艳明、宋佳利等人研究表明：有机太阳能电池（Organic Solar Cells, OSCs）的效率瓶颈主要受严重非辐射能量损失（ΔE₃）限制，该损失源于强电子 - 声子耦合以及电荷复合至暗态陷阱的不利过程。该团队通过引入砜桥单元，设计并合成了一种高刚性、强极性二聚体受体 DY-SO。砜桥产生的空间位阻可限制分子骨架扭转并抑制分子振动；与小分子受体 L8-BO 相比，DY-SO 重组能显著降低，有效抑制非辐射三重态捕获过程（CT→T₁），实现 11.70% 的光致发光量子产率（PLQY）以及低至 0.149 eV 的 ΔE₃。将 DY-SO 作为客体受体引入 D18:L8-BO 基准共混体系后，该刚性二聚体可调控薄膜成膜动力学，缓解刚性分子本征的过度自聚集现象，诱导形成理想的相分离形貌，优化分子有序堆积、结构相干性与组分纵向分布；同时抑制振动耗散和三重态激子（T₁）生成，进一步降低三元有机太阳能电池的 ΔE₃。得益于上述多重协同调控，** D18:L8-BO:DY-SO 三元有机太阳能电池实现 21.13% 的优异光电转换效率（Power Conversion Efficiency, PCE，第三方认证效率为 20.70%），属于当前已报道的最高水平之一。该研究证实，采用刚性化高极性二聚体受体设计来抑制分子振动耦合、降低非辐射耗散，能够解耦 “减小非辐射能量损失” 与 “调控聚集形貌” 之间固有的权衡关系，建立了突破有机光伏电压损失瓶颈的物理模型，为制备高性能有机太阳能电池提供新思路。

文献信息

Synergistic Vibrational Suppression and Aggregation Control via a Rigid Dimeric Acceptor for 21.13% Organic Solar Cells

Qingao Chen, Chen Zhang, Jinyang Yu, Di Wu, Haiming Zhu, Xianqiang Xie, Shiyong You, Laju Bu, Guanghao Lu, Xunchang Wang, Renqiang Yang, Jiawei Deng, Junjie Zhang, Mingxu Zhou, Shilin Li, Jiali Song, Yanming Sun

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.3111048

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